1

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA (UNAD)ELECTRONICA ANALOGA

ELEMENTO DE CONTROL Y PROTECCION CONTRA CORTO CIRCUITO

GILDARDO LEON PARRA FLOREZCARLOS ANDRES HERRERA GONZALEZEDUAR HERNAN AGUIRRETUTORJESUS OMAR VARGAS243006_10.

Escuela de Ciencias Bsicas, Tecnologa e IngenieraTecnologa en Automatizacin ElectrnicaMEDELLINMayo 2015

INTRODUCCION

El presente trabajo nos permitir conocer y manipular los elementos de control como son los transistores y su aplicabilidad en el control de carga de corrientes altas, utilizados las frmulas que permiten obtener los valores de los componentes electrnicos.

ELEMENTOS DE CONTROLPara el diseo de la fuente de alimentacin se solicita se emplee un transistor Darlington y en las libreras de componentes de PSpice se cuenta con el transistor Darlington cuyo nmero de referencia es 2N6059 es necesario comprobar si este transistor es adecuado usarlo en el diseo del regulador serie teniendo en cuenta los parmetros de la hoja de caractersticas dada por el fabricante frente a los requerimientos del diseo.

3.1 De la hoja caracterstica del Transistor 2N6059 completar la siguiente tabla:

IchfevceoptotIB

12AIC = 6 A VCE = 3 V 750IC = 12 A VCE = 3 V 100 100V150w0.2A

3.2 Teniendo en cuenta que se requiere una corriente de carga IL= 900mA y se conoce tambin el voltaje de salida regulado calcular el valor de la resistencia de carga RL

La Fuente de Alimentacin debe satisfacer las siguientes especificaciones: Corriente de carga regulada: 900mA Voltaje DC de salida regulado: 12V.Tomando como voltaje de salida regulado= 12vRL=VL/ILRL= 12v/900 mARL=12v/0.9 ARL= 13.33

RL

13.33

3.3 con el objetivo de conocer si el transistor 2N6059 soporta la potencia que se disipara para una corriente de carga de 900mA o calcular el valor de la potencia disipada en el transistor teniendo en cuenta las siguientes formulas: PD= VCE IL VCE = VS - Vsal = 20-12 = 8VPD

8.8

R:/ PD=8v . 0.9A= 8.8

La potencia se disipa en las uniones. Veamos un ejemplo concreto:

Entonces el valor de la potencia total o potencia disipada lo calcularemos usando esta frmula:

Eltransistor DarlingtonoAMPes un dispositivosemiconductorque combina dostransistoresbipolares en un tndem (a veces llamadopar Darlington) en un nico dispositivo. La configuracin (originalmente realizada con dos transistores separados) fue inventada por el ingeniero de losLaboratorios BellSidney Darlington. La idea de poner dos o tres transistores sobre unchipfue patentada por l, pero no la idea de poner un nmero arbitrario de transistores que originara la idea moderna decircuito integrado. Esta configuracin sirve para que el dispositivo sea capaz de proporcionar una gran ganancia de corriente y, al poder estar todo integrado, requiere menos espacio que dos transistores normales en la misma configuracin. La ganancia total del Darlington es el producto de la ganancia de los transistores individuales. Un dispositivo tpico tiene una ganancia en corriente de 1000 o superior. Tambin tiene un mayor desplazamiento de fase en altasfrecuenciasque un nico transistor, de ah que pueda convertirse fcilmente en inestable. Latensinbase-emisor tambin es mayor, siendo la suma de ambas tensiones base-emisor, y para transistores de silicio es superior a 1.2V. La beta de un transistor o par darlington se halla multiplicando las de los transistores individuales. la intensidad del colector se halla multiplicando la intensidad de la base por la beta total.

Si1y2son suficientemente grandes, se da que:

Un inconveniente es la duplicacin aproximada de la base-emisor de tensin. Ya que hay dos uniones entre la base y emisor de los transistores Darlington, el voltaje base-emisor equivalente es la suma de ambas tensiones base-emisor:

Para la tecnologa basada en silicio, en la que cada VBEies de aproximadamente 0,65 V cuando el dispositivo est funcionando en la regin activa o saturada, la tensin base-emisor necesaria de la pareja es de 1,4 V.Otro inconveniente del par Darlington es el aumento de su tensin de saturacin. El transistor de salida no puede saturarse (es decir, su unin base-colector debe permanecer polarizada en inversa), ya que su tensin colector-emisor es ahora igual a la suma de su propia tensin base-emisor y la tensin colector-emisor del primer transistor, ambas positivas en condiciones de funcionamiento normal.

(En ecuaciones,, assiempre.) Por lo tanto, la tensin de saturacin de un transistor Darlington es un VBE(alrededor de 0,65 V en silicio) ms alto que la tensin de saturacin de un solo transistor, que es normalmente 0,1 - 0,2 V en el silicio. Para corrientes de colector iguales, este inconveniente se traduce en un aumento de la potencia disipada por el transistor Darlington comparado con un nico transistor. Otro problema es la reduccin de la velocidad de conmutacin, ya que el primer transistor no puede inhibir activamente la corriente de base de la segunda, haciendo al dispositivo lento para apagarse. Para paliar esto, el segundo transistor suele tener una resistencia de cientos de ohmios conectada entre su base y emisor. Esta resistencia permite una va de descarga de baja impedancia para la carga acumulada en la unin base-emisor, permitiendo un rpido apagado. Cdigos en los transistores Hay tres series principales de cdigos de transistores: * Cdigos que comienzan con B (o A), por ejemplo BC108, BC478 La primera letra B es para silicio, A es para germanio (raramente usado). La segunda letra indica el tipo o uso habitual; por ejemplo C significa baja potencia audio frecuencia; D significa alta potencia audio frecuencia; F significa baja potencia alta frecuencia. El resto de los cdigos identifican los transistores particulares.

No hay ninguna lgica obvia para el sistema de numeracin. Algunas veces se agrega una letra al final (ej: BC108C) para identificar una versin especial del tipo principal, por ejemplo una ganancia de corriente ms alta o un tipo de encapsulado distinto. Si un proyecto especifica una ganancia de corriente ms alta la versin (BC108C) debe ser usada, pero si se da el cdigo ms general (BC108) cualquier transistor con este cdigo es adecuado. * Cdigos que comienzan con TIP, por ejemplo TIP31A TIP se refiere al fabricante: transistor de potencia Texas Instruments. La letra al final identifica las versiones con diferentes rangos de voltaje. * Cdigos que comienzan con 2N, por ejemplo 2N3053 El cdigo inicial '2N' identifica el componente como un transistor y el resto del cdigo el transistor en particular. No hay ninguna lgica obvia para el sistema de numeracin3.4 Luego ya se puede afirmar si el transistor 2N6059 es apto para usarse en la prctica o no justifique su respuesta: R:/ SINO

X

Los transistores Darlington se emplean en circuitos donde se necesitan controlar grandes cargas con corrientes muy pequeas.

LA PROTECCION CONTRA CORTO CIRCUITO

Los reguladores estn equipados con un circuito de proteccin cuyo propsito es limitar la corriente del elemento en serie (o incluso anularla). Los circuitos de proteccin se disean para estar inactivos bajo condiciones de operacin normal y activarse tan pronto como se intente exceder el correspondiente lmite de seguridad. El propsito del circuito de proteccin contra sobrecarga es evitar que la corriente que circule por el transistor en serie exceda un nivel de seguridad predeterminado, como sucedera en caso de cortocircuitar la salida.

Finalmente con el objetivo de proteger los dispositivos que conforman la fuente de alimentacin es necesaria la implementacin de alguna tcnica de proteccin contra corto circuito, es por ello que se usara el arreglo de limitacin constante de corriente el cual para este diseo limitara 1.2A la mxima corriente a circular en la carga ISL3.5 Calcule el valor de Rlim:

Rlim

6.66

Rlim=(20v-12v)/ 1.2ARlim=8/1.2Rlim=6.66

La frmula para el clculo de una resistencia limitadora es en general.R =(vcc-vL)/ILDonde:Res la el valor de la resistencia buscada en ohm.Vcces el voltaje con que se alimenta el circuito, es decir el de la fuente.VLes el voltaje del dispositivo que queremos poner a funcional.ILes la corriente de consumo del dispositivo que pondremos a funcional.3.6. Explique cmo funciona esta tcnica de proteccin y cul es su principal desventajaR:/La desventaja es acerca de su dificultad para distinguir entre la corriente de falla en uno u otro punto cuando la impedancia entre esos puntos es pequea en comparacin hacia el lado de la fuente, conduciendo hacia la posibilidad de que se presente pobre discriminacin.

CONCLUSIONES

Es importante tener en cuenta los valores mnimos y mximos de un transistor consultando la hoja de caractersticas dada por el fabricante.

Conseguimos la limitacin de la constante de corriente que circula, implementando alguna tcnica de proteccin contra cortocircuito.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

http://electronicabasica00.blogspot.com/2013/06/calculo-de-resistencias-limitadoras-y.html

http://ricuti.com.ar/No_me_salen/ELECTRICIDAD/AT_potencia.html

https://www.youtube.com/watch?v=m4eqor4_GFk

https://www.youtube.com/watch?v=9M4_fgOLkSs